以二氧化碳规模化利用技术为核心的碳减排方案

以南海富 CO₂天然气的高效利用为例，我国南海天然气的组成与内陆其他地区有很大的不同，其特点是含有高浓度的 CO₂，CO₂含量普遍在 20％—80％。以 CO₂含量为 50％ 的南海天然气为基准，经过干重整后耦合合成气直接制烯烃（FTO）工艺生产高附加值单体 α－ 烯烃和高级醇等产品。其烯烃产品包括乙烯、丙烯、丁烯、C5—C9 馏分、C10—C13 馏分和 C14＋ 馏分，平均市场价为 8 421 元／吨。该生产系统单位投资约为 2．48 万元／吨烯烃，基于 0．7 元／标方的南海富碳天然气价格，扣除该工艺副产的高级醇和燃料气等产品后，烯烃的净生产成本为 4 414 元／吨；考虑 12％ 的投资回收率，烯烃盈亏平衡价为 7 325 元／吨，低于烯烃产品的平均市场价，具有良好的经济竞争力。

根据《能源发展“十三五”规划》，到 2020 年天然气在能源消费结构中所占比例将提高到 10％ 以上。同时，据预计，2020 年中国天然气需求将增至 2 900 亿立方米，2030 年达到 4 800 亿立方米，发展潜力巨大。基于目前天然气的利用方式，约 15％ 的天然气作为化工用气使用，假设 2020 年和 2030 年天然气化工用气中 30％ 的比例用于甲烷－二氧化碳干重整耦合合成气直接制烯烃技术，则 2020 年可实现各类烯烃产量约为 740 万吨，同时直接消耗 CO₂约 1 020 万吨。该技术可生产各类国内市场急需的单体 α－ 烯烃和聚 α－ 烯烃（PAO）基础油，产品附加值非常高，2020 年产值可达 840 亿元。2030 年随着天然气消费量的上升，该技术生产的各类烯烃规模可达 1 300 万吨，直接消耗 CO₂约 1 700 万吨，产值高达 1 390 亿元。

若以我国焦炉气为例，按全国年产焦炭 2．4 亿吨计，则每年可副产焦炉气 720 亿立方米。目前至少有 1／3 以上的焦炉气未加以利用，既浪费了宝贵资源，又造成环境污染。焦炉气为富氢气体，通过 CO₂与焦炉气的重整，可以得到合适氢碳比的合成气。如将排放的焦炉气加以利用，一方面可以每年减少约 1 000 万吨的 CO₂，至少可生产 1 300 万吨甲醇（CH₃OH）或生产 400 万吨的油品，市场容量达到 200 多亿元。

针对甲烷－二氧化碳干重整工艺，未来需要解决的关键技术问题主要包括：完善催化剂结构和性能与规模生产工艺参数之间的关系，实现规模化耐高温抗积碳高效催化剂的制备工艺；通过整体系统的热能利用和系统强化，解决并实现反应器优化及其与高效移热设备的匹配，实现干重整技术的规模化应用。

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